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# Redis发布订阅怎么实现
## 一、发布订阅模式概述
### 1.1 什么是发布订阅模式
发布订阅（Pub/Sub）是一种消息通信模式，发送者（发布者）将消息发送到特定的频道，而不需要知道哪些订阅者正在监听。订阅者可以订阅一个或多个频道，只接收感兴趣的消息，而不需要知道发布者是谁。
### 1.2 发布订阅模式的特点
- **松耦合**：发布者和订阅者不需要知道对方的存在
- **动态性**：可以随时增加或删除订阅者
- **实时性**：消息几乎可以立即传递给所有订阅者
- **多对多通信**：一个发布者可以对应多个订阅者，一个订阅者也可以接收多个发布者的消息
### 1.3 常见应用场景
- 实时消息系统（聊天室、通知系统）
- 事件驱动的架构
- 日志收集与分发
- 数据同步
## 二、Redis发布订阅基础
### 2.1 Redis中的发布订阅
Redis通过PUBLISH、SUBSCRIBE等命令实现了发布订阅模式，具有以下特点：
- 轻量级实现
- 无持久化（消息发送时如果没有订阅者，消息会丢失）
- 支持模式匹配订阅
- 高性能（基于内存操作）
### 2.2 核心命令
- `SUBSCRIBE channel [channel ...]`：订阅一个或多个频道
- `UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]`：退订频道
- `PUBLISH channel message`：向指定频道发布消息
- `PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]`：订阅匹配模式的频道
- `PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]`：退订模式匹配的频道
- `PUBSUB subcommand [argument [argument ...]]`：查看发布订阅系统状态
## 三、Redis发布订阅实现原理
### 3.1 数据结构设计
Redis使用`pubsub_channels`字典保存频道订阅关系：
```c
struct redisServer {
// ...
dict *pubsub_channels; // 频道订阅关系
list *pubsub_patterns; // 模式订阅关系
// ...
};
SUBSCRIBE命令PUBLISH命令pubsub_channels字典中查找频道Redis使用pubsub_patterns链表保存模式订阅：
typedef struct pubsubPattern {
redisClient *client;
robj *pattern;
} pubsubPattern;
发布消息时会遍历这个链表，使用字符串匹配算法检查频道是否匹配模式。
# 客户端A订阅频道
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE news
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news"
3) (integer) 1
# 客户端B发布消息
127.0.0.1:6379> PUBLISH news "hello world"
(integer) 1
# 客户端A接收到消息
1) "message"
2) "news"
3) "hello world"
# 订阅以news.开头的所有频道
127.0.0.1:6379> PSUBSCRIBE news.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "news.*"
3) (integer) 1
# 发布到匹配频道
127.0.0.1:6379> PUBLISH news.sports "sports news"
(integer) 1
# 客户端接收到消息
1) "pmessage"
2) "news.*"
3) "news.sports"
4) "sports news"
# 查看所有活跃频道
127.0.0.1:6379> PUBSUB CHANNELS
1) "news"
2) "chat"
# 查看频道的订阅者数量
127.0.0.1:6379> PUBSUB NUMSUB news
1) "news"
2) (integer) 3
Redis发布订阅消息采用统一格式： - 普通订阅消息：
["message", <channel>, <message>]
["pmessage", <pattern>, <channel>, <message>]
当客户端执行SUBSCRIBE后，会进入”订阅模式”，此时：
- 只能执行SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE、PUNSUBSCRIBE、PING和QUIT命令
- 其他命令会返回错误
Redis的发布订阅与数据库无关： - 订阅对所有数据库有效 - 发布不考虑当前选择的数据库 - 无法订阅指定数据库的频道
| 特性 | Redis Pub/Sub | RabbitMQ | Kafka |
|---|---|---|---|
| 持久化 | 不支持 | 支持 | 支持 |
| 消息确认 | 不支持 | 支持 | 支持 |
| 吞吐量 | 中等 | 高 | 非常高 |
| 延迟 | 极低 | 低 | 低 |
| 集群支持 | 有限 | 好 | 优秀 |
Redis 5.0引入的Stream类型提供了更强大的消息功能： - 消息持久化 - 消费者组 - 消息确认机制 - 历史消息查询
可以组合使用两种模式： - 使用Pub/Sub做实时通知 - 使用Stream存储详细消息 - 订阅者收到通知后从Stream获取完整数据
# 发布消息
import redis
r = redis.Redis()
r.publish('chat:room1', 'Hello everyone!')
# 订阅处理
def handle_message(message):
print(f"Received: {message['data']}")
pubsub = r.pubsub()
pubsub.subscribe('chat:room1')
for message in pubsub.listen():
handle_message(message)
// 配置发布者
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
jedis.publish("config:update", "server.timeout=3000");
// 配置订阅者
JedisPubSub pubSub = new JedisPubSub() {
@Override
public void onMessage(String channel, String message) {
updateConfig(message);
}
};
new Thread(() -> jedis.subscribe(pubSub, "config:update")).start();
// 事件发布
func PublishEvent(event Event) error {
client := redis.NewClient(&redis.Options{Addr: "localhost:6379"})
return client.Publish(event.Channel(), event.ToJSON()).Err()
}
// 事件订阅
func SubscribeEvents(handler func(Event)) {
pubsub := client.Subscribe("events:*")
ch := pubsub.Channel()
for msg := range ch {
handler(ParseEvent(msg))
}
}
# 查看所有活跃频道
PUBSUB CHANNELS [pattern]
# 查看指定频道的订阅者数量
PUBSUB NUMSUB [channel ...]
# 查看模式订阅的数量
PUBSUB NUMPAT
# 实时监控发布订阅活动
redis-cli monitor | grep -E "PUBLISH|SUBSCRIBE|UNSUBSCRIBE"
问题：快速发布者与慢速消费者导致内存压力
解决方案： 1. 使用Redis Stream替代 2. 实现背压机制 3. 增加消费者处理能力
问题：网络不稳定导致订阅中断
解决方案： 1. 实现自动重连逻辑 2. 添加心跳检测 3. 使用连接池管理订阅连接
问题：未经授权的客户端可以订阅敏感频道
解决方案： 1. 使用密码认证 2. 重命名或禁用PUBLISH命令 3. 在前端代理实现访问控制
Redis 6.0引入了访问控制列表(ACL)，可以： - 限制客户端订阅权限 - 控制发布权限 - 实现更细粒度的访问控制
未来版本可能改进的功能： - 跨节点的发布订阅 - 更好的集群消息路由 - 分区感知的订阅
可能的集成方向： - 与WebSocket的深度整合 - 作为GraphQL订阅的传输层 - 与Serverless架构的结合
Redis发布订阅提供了一种简单高效的实时消息通信机制，虽然功能相对基础，但在许多场景下已经足够使用。理解其实现原理和局限性，合理设计系统架构，可以构建出高性能的实时应用。对于更复杂的场景，可以考虑结合Redis Stream或其他专业消息队列系统使用。
随着Redis的不断发展，发布订阅功能也在持续改进，未来有望解决当前的某些局限性，成为更强大的实时消息解决方案。
附录A：Redis发布订阅命令速查表
| 命令 | 语法 | 描述 |
|---|---|---|
| SUBSCRIBE | SUBSCRIBE channel [channel …] | 订阅一个或多个频道 |
| UNSUBSCRIBE | UNSUBSCRIBE [channel [channel …]] | 退订频道 |
| PUBLISH | PUBLISH channel message | 发布消息到频道 |
| PSUBSCRIBE | PSUBSCRIBE pattern [pattern …] | 订阅匹配模式的频道 |
| PUNSUBSCRIBE | PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern …]] | 退订模式匹配的频道 |
| PUBSUB | PUBSUB subcommand [argument [argument …]] | 查看发布订阅系统状态 |
附录B：推荐阅读 1. 《Redis设计与实现》- 黄健宏 2. Redis官方文档：https://redis.io/topics/pubsub 3. Redis模式：发布订阅与消息队列 “`
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